Papel del potencial de acción Importancia de los canales de calcio

Papel del potencial de acción
⇒ El potencial de acción se utiliza para mandar una señal de una parte de la célula a otra debido al gran tamaño
de la neurona.
⇒ El potencial de acción es el único que permite mandar una señal de un lado a otro de la célula rápidamente.
Otras neuronas más pequeñas no necesitan potencial de acción para conducir señales y pueden intervenir en
la conducción nerviosa.
Importancia de los canales de calcio
⇒ En la membrana presináptica hay canales de calcio voltaje dependientes que se abren debido al potencial
de acción que provoca su apertura.
⇒ Cuando el potencial de acción llega al terminal presináptico abre los canales de calcio y provoca el aumento
de calcio en el interior de la célula. El aumento intracelular de la concentración de calcio provocará la
liberación de las vesículas cargadas con el neurotransmisor.
⇒ Si no hay más calcio fuera, cuando se abran los canales de calcio no entrará en la célula y no se liberarán las
vesículas, por lo tanto el impulso nervioso no puede conducirse.
⇒ Los canales de calcio son voltaje-dependientes, modelo “cadena presidiaria”. No se consume energía
porque el calcio entra a favor de gradiente. Cuanto más tiempo dure el potencial de acción más tiempo estarán
abiertos los canales de calcio. Los canales de calcio no se inactivan rápidamente.
⇒ El calcio no empieza a entrar en la presinapsis hasta el final del potencial de acción. Hasta que el potencial
de acción vuelve a la fase de repolarización y el calcio aumenta.
⇒ La energía que se consume en la neurona se da en la repolarización de la membrana hasta el potencial de
reposo, mediante las bombas Na-K.
⇒ Acoplamiento entre la excitación y la liberación. Potencial de acción y salida del neurotransmisor a la
hendidura.
⇒ Depende de la apertura de los canales de calcio.
⇒ A más canales de calcio más posibilidades de entrada de calcio y mayor probabilidad de liberar vesículas.
También con más tiempo de apertura.
⇒ Cada neurona libera siempre el mismo cuanto de vesículas.
⇒ Tipos de canales de calcio
⇒ Bajo umbral: aquel que podrá estimularse por voltajes entorno a los -70 mV. Tipo T.
⇒ Alto umbral:
⇒ Inactivación lenta. Tipo L.
⇒ Inactivación rápida Tipos N, P y Q.
⇒ Más frecuentes.
Características y propiedades de las vesículas sinápticas
⇒ Unidad de potencial sináptico: cada vez que se libera un cuanto en la postsinapsis se genera un potencial
postsináptico determinado.
⇒ ∑unidades de Vs = potencial total postsináptico
⇒ En algunas células una sola unidad de potencial sináptico es capaz de generar en la postsinapsis un potencial
de acción.
⇒ La mayor parte de las veces se necesitan muchas unidades sinápticas para poder producir un
potencial de acción.
⇒ Una neurona tiene muchas sinapsis.
⇒ El potencial de total presináptico es el que establece el fenómeno en la postsinapsis, pero se transmite
mediante vesículas liberadas por exocitosis.
Exocitosis
⇒ Vesículas sinápticas
⇒ Componentes de membrana
⇒ Distintos tipos de proteínas transportadoras introducen sustancias en la vesícula.
⇒ Anclaje: ancla la vesícula a la membrana presináptica.
⇒ Fusión: producen el puente mediante el cual la vesícula libera su contenido a la hendidura.
⇒ Componentes solubles
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒
⇒ Moléculas que se van a verter a la hendidura (neurotransmisor en su mayor y otras como
ATP o enzimas…)
La exocitosis NO es específica de la sinapsis
Las vesículas se encuentran:
⇒ Asociadas al citoesqueleto donde se almacenan.
⇒ Unidas a la membrana preparadas para liberar el neurotransmisor.
Cuando la concentración de calcio aumenta, la mismo tiempo:
⇒ Las vesículas asociadas al citoesqueleto se desplazan hacia la membrana.
⇒ Las vesículas asociadas a la membrana se liberan a la hendidura.
Almacenamiento
⇒ La membrana de la vesícula sináptica tiene sinapsina (distintos tipos, unas 4 isoformas).
⇒ La sinapsina se encuentra pegada a la vesícula y a la actina del citoesqueleto
⇒ Cuando llega el calcio
⇒ La enzima miosín kinasa calmodulina dependiente se activa.
⇒ La calmodulina es otra enzima con forma de cruz de malta, en los brazos de la cual se
puede unir el calcio y formar el complejo Ca2+-calmodulina que se une a la miosín
kinasa.
⇒ La miosín kinasa se activa cuando el complejo Ca2+-calmodulina se activa  la miosín
kinasa fosforila la sinapsina y esta se separa de la actina.
⇒ La llegada del calcio, por lo tanto, separa las vesículas del citoesqueleto.
⇒ Una vez se ha liberado, la vesícula migra hacia la membrana presináptica.
Anclado
⇒ Llega a la membrana y se pega mediante un proceso de anclado. Este proceso depende de una serie
de proteínas (3 tipos) que se encuentran en:
⇒ La membrana de la vesícula
⇒ El citosol
⇒ La membrana presináptica
⇒ Existen infinidad de proteínas. Las más importantes son la sinaptorrevina y la sinaptotagmina.
⇒ Estas proteínas poseen una porción mayor en el exterior de la membrana, con una pequeña
parte inmersa en la bicapa lipídica.
⇒ Poseen varios sitios de unión al calcio.
⇒ α-SNAP, γ-SNAP y NSF
⇒ Sintaxina y SNAP-25
⇒ Cuando la concentración de calcio aumenta se produce la unión de todas estas proteínas. Las que
son solubles en el citosol se unen a las otras. Como el calcio se une a los sitios de unión de las
proteínas, se forma el complejo de unión SNAP-SNARE  complejo proteico de anclaje a la
membrana presináptica.
⇒ La toxina tetánica y botulínica son proteínas que actúan sobre el complejo SNAP-SNARE e impiden
que se rompa (tetánica) o se forme (botulínica), por lo que impiden la liberación de acetilcolina.
Poro de fusión
⇒ Se supone que es un proceso parecido a las uniones GAP.
⇒ Proteínas que se estructuran formando un poro (constituido por dos hemiporos, uno en la membrana
vesicular y otro en la presináptica).
⇒ El tamaño es menor que una unión GAP.
⇒ Se forma el poro, se libera el neurotransmisor y se rompe.
Reciclado
⇒ Una vez liberado el contenido de la vesícula, esta regresa a la zona de almacenamiento. Vuelve a
pegarse al citoesqueleto.
⇒ Puede realizarse de dos formas distintas
⇒ Formación de vesículas pequeñas
⇒ Formación de vesículas grandes
⇒ Vesículas pequeñas (clatrina)
⇒ Malla formada por monómeros en forma de triskelion y forman un polímero. La clatrina es
una andamiaje que tiene la hemimembrana interna de la vesícula. Forma una estructura
proteica que protege la vesícula, le da estabilidad e impide que se pegue a otras
membranas.
⇒ La clatrina depende de calcio: cuando hay no se forma; se forma en ausencia de calcio.
⇒ La clatrina forma vesículas en ausencia de calcio  vesículas estabilizadas con clatrina
 van al citoesqueleto y se une a la actina, almacenándose de nuevo.
⇒ Vesículas grandes
⇒ Vesículas pequeñas vacías que se unen y forman una vesícula grande o cisterna y a ella se
une la clatrina  se forman vesículas estabilizadas con clatrina que se almacenan
unidas a la actina.
⇒ Se discute si las neuronas pueden realizar estos dos procesos o si sólo pueden realizar uno
Inhibición y estimulación presináptica
⇒ Sistema que regula la liberación del neurotransmisor sin afectar a la frecuencia de impulsos nerviosos.
⇒ Si actuamos sobre una neurona 1 con una neurona 2 y se hiperpolariza la membrana de la neurona 1, la
hiperpolarización provoca una disminución de la probabilidad de apertura del canal de calcio. Potencial
inhibidor presináptico.
⇒ Si actuamos sobre la neurona 1 con una neurona 3 y se despolariza la membrana 1 y provoca un aumento de
la probabilidad de apertura del canal de calcio. Potencial estimulador presináptico.
Potenciación postetánica
⇒ Estimulación continúa del terminal axónico.
⇒ Cuando la estimulación es de una frecuencia y durante mucho tiempo, se deja de estimular y se espera un
tiempo de descanso.
⇒ Después del descanso se estimula una sola vez. Esta estimulación liberará más vesículas que las que se
liberaban anteriormente.
⇒ Parece ser que hay una inducción de enzimas y acaba induciendo una mayor producción y liberación de
neurotransmisor.
Agotamiento sináptico
⇒ Estimulación de una frecuencia determinada del terminal acaba generando un agotamiento de, o bien de las
vesículas, o bien de los neurotransmisores.